JP4662200B2

JP4662200B2 - モータおよびブスバー

Info

Publication number: JP4662200B2
Application number: JP2004283320A
Authority: JP
Inventors: 貴之右田; 宏明鈴木
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP2006101614A; US7498702B2; US20060068617A1

Description

本発明は、電動式のモータ、および、電動式のモータに利用されるブスバーに関する。

従来より、電動式のモータでは、電機子と外部配線とを接続するための結線が施されるブスバーが設けられている。このようなブスバーは、例えば、モータの軸を中心とする円環状であって、軸方向に所定の間隔を開けて積層された薄板状の配線部材、および、各配線部材の間に配置されて複数の配線部材を電気的に絶縁する絶縁部材を備える。

ブスバーの製造方法として、所定の間隔を開けて配線部材が保持された金型内に樹脂を射出することにより、複数の配線部材を樹脂によりモールドする方法が知られている。この場合、複数の配線部材の間に充填された樹脂が絶縁部材の役割を果たす。例えば、特許文献１では、テープ状のリードフレーム（配線部材）を一方の主面側に曲げて円弧状とし、これらを所定の間隔を開けて同心円状に積層した状態で樹脂により一体成形した射出成形端子台（ブスバー）が開示されている。また、特許文献１の図４に示す射出成形端子台のリードフレームでは、平面リング状のリードフレームに孔が設けられており、リードフレームの孔近傍の部位の幅が大きくされている。
特許第３４８９４８４号公報

ところで、このように複数の配線部材を樹脂により一体成形してブスバーを製造する場合、金型内に射出された樹脂が配線部材の間に入りにくいため、ブスバーの強度や配線部材間の絶縁が不十分となってしまう恐れがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電動式のモータのブスバーを射出成形する際に、配線部材の間を樹脂で容易に満たすことを目的としている。

請求項１に記載の発明は、電動式のモータであって、電機子を有するステータ部と、前記電機子との間で所定の中心軸を中心とするトルクを発生する界磁用磁石を有するロータ部と、前記中心軸を中心に前記ロータ部を前記ステータ部に対して回転可能に支持する軸受機構とを備え、前記ステータ部が、前記中心軸の伸びる方向に関して前記電機子の一方側に配置されて前記電機子へ駆動電流を供給するための結線が施されるブスバーを備え、前記ブスバーが、それぞれが前記中心軸に垂直な帯状であって前記中心軸を中心とする円弧状であり、前記中心軸の向く方向に間隔を開けて配置された２
以上の配線部材と、射出成形により前記２以上の配線部材の周囲を覆う樹脂部とを備え、前記２以上の配線部材の少なくともいずれかが前記樹脂部の成形時に樹脂が通る貫通孔を有し、前記貫通孔が形成された孔部における配線部材の幅が前記孔部の周囲の幅よりも大きい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータであって、前記２以上の配線部材の全て、または、特定の一の配線部材以外の全てが、前記樹脂部の成形時に樹脂が通る貫通孔を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のモータであって、前記２以上の前記配線部材に形成された前記貫通孔は中心軸の伸びる方向において互いに重なるように設けられる。

請求項４に記載の発明は、電動式のモータにおいて中心軸の伸びる方向に関して電機子の一方側に配置され、前記電機子へ駆動電流を供給するための結線が施されるブスバーであって、それぞれが中心軸に垂直な帯状であって前記中心軸を中心とする円弧状であり、前記中心軸の向く方向に間隔を開けて配置された２以上の配線部材と、射出成形により前記２以上の配線部材の周囲を覆う樹脂部とを備え、前記２以上の配線部材の少なくともいずれかが前記樹脂部の成形時に樹脂が通る貫通孔を有し、前記貫通孔が形成された孔部における配線部材の幅が前記孔部の周囲の幅よりも大きい。

本発明では、配線部材の間を樹脂で容易に満たすことができ、孔部における配線部材の抵抗の上昇を抑えることができる。請求項２の発明では、配線部材の全ての間を樹脂で容易に満たすことができる。

図１は本発明の一の実施の形態に係る電動式のモータ１の縦断面図である。モータ１はいわゆるブラシレスモータとなっており、例えば、自動車のパワーステアリングの駆動源として利用される。なお、断面の細部における平行斜線の図示を省略している。モータ１は図１中において上側が開口する円筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の開口を塞ぐとともに中央に開口が形成されたカバー部１２とに覆われ、カバー部１２の開口およびハウジング１１の底面にはそれぞれボール軸受１３１，１３２が取り付けられ、ボール軸受１３１，１３２により、シャフト２１が回転可能に支持される。

シャフト２１にはハウジング１１内において円柱状のロータヨーク２２が取り付けられ、ロータヨーク２２の外周面には多極着磁された界磁用磁石２３が固定される。界磁用磁石２３としては、例えば、ネオジウムを含む焼結体が利用される。一方、ハウジング１１の内周面には電機子３が界磁用磁石２３に対向して取り付けられる。電機子３は、電機子３の中心軸Ｊ１がシャフト２１の中心軸と合致するように配置される。電機子３は、磁性材からなるコア３０の環状部の内周面から先端を中心軸Ｊ１に向けて中心軸Ｊ１を中心に放射状に配置される（すなわち、ハウジング１１の内周面からシャフト２１および界磁用磁石２３に向かって伸びる）複数のティース３１、複数のティース３１を覆うインシュレータ３２、および、複数のティース３１にインシュレータ３２上から多層に導線を巻回することにより設けられたコイル３５を備える。コイル３５は、ティース３１およびインシュレータ３２の外周に上下方向（中心軸Ｊ１方向）に向かって導線が巻かれて形成されている。

中心軸Ｊ１の伸びる方向に関して電機子３のカバー部１２側には、電機子３のコイル３５へ駆動用の電流を供給するための結線が施されるブスバー５１が取り付けられ、ブスバー５１は外部へと伸びる配線５１５に接続される。ブスバー５１のカバー部１２側にはホール素子等が実装される検出用の回路基板５２が取り付けられる。

モータ１では、シャフト２１、ロータヨーク２２、界磁用磁石２３等を主要部としてロータ部２ａが構成され、電機子３、ブスバー５１、回路基板５２等を主要部としてハウジング１１内に固定されたステータ部３ａが構成され、ボール軸受１３１，１３２が、ロータ部２ａをステータ部３ａに対して中心軸Ｊ１を中心に相対的に回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。そして、ブスバー５１を介して電機子３に駆動電流が供給されることにより、電機子３と界磁用磁石２３との間で中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生し、ロータ部２ａが回転する。

回路基板５２には下方に向かって突出するように３つのホール素子５３が実装されており、ホール素子５３は後述するセンサホルダに保持される。一方、シャフト２１において界磁用磁石２３のカバー部１２側には、フランジを介して円環状の磁石２５が取り付けられ、磁石２５はホール素子５３と対向する。磁石２５は界磁用磁石２３と同様に多極着磁されており、ホール素子５３が磁石２５の位置を検出することにより、界磁用磁石２３の位置が間接的に検出される。そして、検出結果に基づいて電機子３への駆動電流が制御される。

図２は、ステータ部３ａの主要な構成を分解して示す斜視図である。図２では電機子３についてはコア３０のみを示しているが、実際には、電機子３にブスバー５１が取り付けられる際には、コア３０のティース３１がインシュレータ３２で覆われ、さらにインシュレータ３２の上から導線が巻回されてコイル３５が形成された電機子３が準備される（図１参照）。

ブスバー５１は、中央の開口の下部に設けられた円筒部がコア３０の中心の開口に挿入され、図示省略のコイル３５からの導線がカシメにより外周の端子５１３に接続されることにより電機子３に取り付けられる。このとき、ブスバー５１の外周に設けられた複数の脚部５１４がコア３０の上面に当接し、さらに、各脚部５１４の先端部がコア３０の外周面の縦溝に係合することにより、コア３０に対するブスバー５１の位置が決定される。

一方、センサホルダ５４の各凹部にホール素子５３が挿入されて保持され、回路基板５２上のランドに形成された孔にホール素子５３のリードが挿入された上でセンサホルダ５４が回路基板５２に固定される。そして、リードが半田付けにより回路基板５２に固定され、ホール素子５３が回路基板５２の実装面から突出するように設けられる。センサホルダ５４の回路基板５２側には２つの突起部５４１が設けられ、回路基板５２の対応する位置には孔５２１が設けられており、センサホルダ５４の取付は、突起部５４１を孔５２１に挿入して突起部５４１を加熱溶融して押し潰す熱溶着にて行われる。

ブスバー５１の上面には２つの突起部５１１が設けられており、回路基板５２には突起部５１１に対応する２つの孔５２２が設けられている。ブスバー５１が固定されたステータ部３ａでは、突起部５１１が孔５２２に挿入され、コア３０に対するセンサホルダ５４の位置決めが行われた後、突起部５１１を溶融して押し潰す熱溶着により、ブスバー５１に回路基板５２が強固に固定される。なお、ブスバー５１の内周面には凹部５１２が設けられており、この凹部５１２にセンサホルダ５４が嵌め込まれる。

図３は、中心軸Ｊ１（図２参照）を含む切断面におけるブスバー５１の一部の断面図である。図３に示すように、ブスバー５１は、中心軸Ｊ１に垂直であって中心軸Ｊ１の向く方向に間隔を開けて配置された金属製の４つの配線板５１６、および、射出成形により４つの配線板５１６の周囲を覆って互いに電気的に絶縁する樹脂部５１７を備える。各配線板５１６から突出する端子５１３および後述の端子５１３ａ（図４参照）は、樹脂部５１７から突出して露出する。

図４は、１つの配線板５１６を示す平面図である。図４に示すように、配線板５１６は、中心軸Ｊ１を中心とする円弧状かつ帯状の部材であり、中心軸Ｊ１とは反対側の外周に２つの端子５１３、および、配線５１５（図１参照）と接続される端子５１３ａを備える。配線板５１６には、後述の支持ピンが挿入される貫通孔である支持孔５１８、および、樹脂部５１７（図３参照）の成形時に樹脂が通る貫通孔である樹脂通過孔５１９が形成され、配線板５１６の支持孔５１８および／または樹脂通過孔５１９が形成された部位（以下、「孔部」という。）５１６１における配線板５１６の幅は、孔部５１６１の周囲の部位の幅よりも大きくされる。このため、配線板５１６の幅（すなわち、断面積）が支持孔５１８および樹脂通過孔５１９により実質的に小さくなることが防止され、孔部５１６１における配線板５１６の抵抗の上昇を抑えることができ、また、配線板５１６の孔部５１６１およびその他の部位における放熱性を均一化することができる。なお、他の２つの配線板５１６は図４に示すものに準じた形状をしており、残りの１つの配線板５１６には支持孔５１８および樹脂通過孔５１９が形成される孔部５１６１、並びに、６つの端子５１３は設けられるが、端子５１３ａは設けられない。

図５は、配線板５１６の支持孔５１８を含む切断面における成形時のブスバー５１の断面図であり、図６は、樹脂通過孔５１９を含む切断面におけるブスバー５１の断面図である。ブスバー５１が成形される際には、図５に示すように、樹脂成形用の金型（図示省略）内に設けられた複数の支持ピン９１が４つの配線板５１６の各支持孔５１８に挿入され、かつ、各端子５１３，５１３ａを金型で保持することにより、４つの配線板５１６が所定の間隔を開けて支持され、この状態で金型内に樹脂が射出される。なお、４つの配線板５１６では、図３に示すように所定の間隔をあけて積層した際に、１つの配線板５１６の端子５１３，５１３ａが、他の配線板５１６の端子５１３，５１３ａに中心軸Ｊ１の伸びる方向において重ならないように、端子５１３，５１３ａの位置および突出量が設定されている。また、各配線板５１６の支持孔５１８および樹脂通過孔５１９は、中心軸Ｊ１の伸びる方向において互いに重なるように設けられる。

金型内に射出された樹脂は、図６に示すように、各配線板５１６に予め形成されている樹脂通過孔５１９を介して、金型と配線板５１６との間の空間、および、隣接する配線板５１６の間の空間を互いに移動し、これらの空間内（すなわち、金型の内部）に樹脂が充填されて樹脂部５１７が成形される。このように、配線板５１６に樹脂通過孔５１９が設けられることにより、ブスバー５１の成形時に、配線板５１６の間を樹脂で容易に満たすことができる。樹脂部５１７が成形されると、支持ピン９１が配線板５１６の支持孔５１８、および、樹脂部５１７から引き抜かれ、かつ、各端子５１３，５１３ａに対応する金型による保持が解除されてブスバー５１の製造が完了する。ブスバー５１では、樹脂部５１７の成形時に支持ピン９１が挿入されていた配線板５１６の支持孔５１８には樹脂は充填されておらず、また、樹脂通過孔５１９には樹脂が充填された状態となっている。

モータ１が自動車のパワーステアリングの駆動源として利用される場合には、電機子３に大電流が流れる。したがって、ブスバー５１における配線板５１６の抵抗のばらつき、放熱不良、絶縁不良、変形等が僅かであっても、これらがモータ特性に影響を及ぼし、パワーステアリング装置の操作感に影響を与える恐れがある。しかしながら、モータ１のブスバー５１では、上述のように、配線板５１６の間に樹脂が容易に満たされるため、配線板５１６の絶縁不良や、樹脂の固化時における配線板５１６の変形等の発生を防止することができ、高い信頼性を備えたモータおよびパワーステアリング装置を実現することができる。このように、モータ１は、パワーステアリング装置のように信頼性が要求される用途に特に適している。

上記実施の形態では、４つの配線板５１６の全てに樹脂通過孔５１９が設けられているため、配線板５１６の全ての間を樹脂で容易に満たすことができるが、４つの配線板５１６のうちいずれか１つに樹脂通過孔５１９が設けられていない場合、換言すれば、特定の１つの配線板５１６以外の全ての配線板５１６に樹脂通過孔５１９が設けられている場合であっても、樹脂通過孔５１９が設けられていない１つの配線板５１６の両側のそれぞれにおいて、樹脂が樹脂通過孔５１９を通って移動することにより、配線板５１６の全ての間を樹脂で容易に満たすことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、配線板５１６の全ての間を樹脂で容易に満たすという観点からは、４つの配線板５１６のうち３つの、または、全ての配線板５１６に樹脂通過孔５１９が設けられることが好ましいが、樹脂が流れ込みにくい部位を形成する少なくともいずれかの配線板５１６に樹脂通過孔５１９が設けられることにより、配線板５１６の間を樹脂で容易に満たすことができる。

また、ブスバー５１に設けられる配線板５１６は必ずしも４つには限定されず、２つ以上の配線板５１６を備えるブスバー５１において、少なくともいずれかの配線板５１６に樹脂通過孔５１９が設けられることにより、上記と同様に、配線板５１６の間への樹脂の充填を容易化することができる。

モータの縦断面図である。ステータ部の分解斜視図である。ブスバーの断面図である。配線板の平面図である。ブスバーの断面図である。ブスバーの断面図である。

符号の説明

１モータ
２ａロータ部
３電機子
３ａステータ部
２１シャフト
２３界磁用磁石
５１ブスバー
１３１，１３２ボール軸受
５１６配線板
５１７樹脂部
５１９樹脂通過孔
５１６１孔部
Ｊ１中心軸

Claims

電動式のモータであって、
電機子を有するステータ部と、
前記電機子との間で所定の中心軸を中心とするトルクを発生する界磁用磁石を有するロータ部と、
前記中心軸を中心に前記ロータ部を前記ステータ部に対して回転可能に支持する軸受機構と、
を備え、
前記ステータ部が、前記中心軸の伸びる方向に関して前記電機子の一方側に配置されて
前記電機子へ駆動電流を供給するための結線が施されるブスバーを備え、
前記ブスバーが、
それぞれが前記中心軸に垂直な帯状であって前記中心軸を中心とする円弧状であり、前記中心軸の向く方向に間隔を開けて配置された２以上の配線部材と、
射出成形により前記２以上の配線部材の周囲を覆う樹脂部と、
を備え、
前記２以上の配線部材の少なくともいずれかが前記樹脂部の成形時に樹脂が通る貫通孔を有し、
前記貫通孔が形成された孔部における配線部材の幅が前記孔部の周囲の幅よりも大きいことを特徴とするモータ。
請求項１に記載のモータであって、
前記２以上の配線部材の全て、または、特定の一の配線部材以外の全てが、前記樹脂部の成形時に樹脂が通る貫通孔を有することを特徴とするモータ。
請求項１または２に記載のモータであって、
前記２以上の前記配線部材に形成された前記貫通孔は中心軸の伸びる方向において互いに重なるように設けられることを特徴とするモータ。
電動式のモータにおいて中心軸の伸びる方向に関して電機子の一方側に配置され、前記電機子へ駆動電流を供給するための結線が施されるブスバーであって、
それぞれが中心軸に垂直な帯状であって前記中心軸を中心とする円弧状であり、前記中心軸の向く方向に間隔を開けて配置された２以上の配線部材と、
射出成形により前記２以上の配線部材の周囲を覆う樹脂部と、
を備え、
前記２以上の配線部材の少なくともいずれかが前記樹脂部の成形時に樹脂が通る貫通孔を有し、
前記貫通孔が形成された孔部における配線部材の幅が前記孔部の周囲の幅よりも大きいことを特徴とするブスバー。